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潔凈手術(shù)室的智能控制系統
時(shí)間:2019-11-26
智能控制系統通過(guò)各種傳感器、PLC、PID現場(chǎng)控制器等各種執行裝置實(shí)現對手術(shù)室內的潔凈度、空氣溫度、相對濕度、截面風(fēng)速、隔斷壓差、CO2濃度、新風(fēng)量等各種環(huán)境參數的監測及控制, 確保室內環(huán)境符合手術(shù)需要以及各設備的正常運行。智能控制系統采用了PID調節控制、風(fēng)量平衡及壓差智能自動(dòng)控制、環(huán)境狀態(tài)多參數實(shí)時(shí)采集、計算及控制、能量?jì)?yōu)化管理及節能等多種技術(shù),實(shí)施集中監控與多系統集成,實(shí)現系統的全過(guò)程控制及全院資源信息共享。
① PID調節控制技術(shù)
PID調節控制技術(shù)主要用于調節手術(shù)室內溫濕度。 PID調節控制的控制過(guò)程如下,控制系統通過(guò)各種傳感器檢測出被控制量的實(shí)際信號,與手術(shù)室所要求的目標進(jìn)行比較,產(chǎn)生偏差,控制系統根據偏差大小,進(jìn)行PID調節,調節信號作用于各執行裝置,使偏差減少,以至達到平衡,最終達到系統的要求。
② 風(fēng)量平衡及壓差智能自動(dòng)控制
風(fēng)量平衡及壓差智能自動(dòng)控制主要是用于調節、維持手術(shù)室內的風(fēng)量以及不同房間的壓差,精確控制手術(shù)室內的排風(fēng)量及送風(fēng)量之間的關(guān)系,避免交叉感染,確保手術(shù)室保持潔凈。
在現代化醫院的潔凈手術(shù)部中,多種通風(fēng)和凈化設備都在同時(shí)運行,系統的換氣次數大、送風(fēng)量大、新風(fēng)量和排風(fēng)量大,在各房間之間必須保持風(fēng)量和壓差維持在設計的狀態(tài),這是實(shí)現凈化效果、避免交叉感染的重要措施。
凈化系統中安裝的各種空氣過(guò)濾器,在經(jīng)過(guò)一段使用后,會(huì )因為積塵,使得空氣通過(guò)的阻力增加。為了克服這種阻力的增加,系統中安裝了壓力傳感器,在壓力發(fā)生變化時(shí),控制系統中變頻器自動(dòng)調節風(fēng)機轉速,使得風(fēng)量回歸正常水平,確保了手術(shù)室的換氣次數,從而確保手術(shù)室的潔凈度。
在特殊的場(chǎng)合,如負壓手術(shù)室,壓差控制極為重要。這類(lèi)手術(shù)室一般用于感染類(lèi)手術(shù),特別是諸如SARS、結核等呼吸道傳染性疾病的手術(shù),需要嚴格控制手術(shù)室的空氣外溢,必須確保手術(shù)室相對外界走廊或氣閘室保持負壓差。在這些系統中,利用變頻技術(shù)、定風(fēng)量技術(shù)、風(fēng)量平衡技術(shù)等,精確控制手術(shù)室的送風(fēng)量與排風(fēng)量之間的關(guān)系,使手術(shù)室的排風(fēng)量大于送風(fēng)量,手術(shù)室維持負壓,另外,排出的空氣經(jīng)過(guò)高效過(guò)濾器過(guò)濾,空氣凈化消毒裝置殺菌,排出室外,避免對室外環(huán)境造成污染。
③ 環(huán)境狀態(tài)參數實(shí)時(shí)采集、計算及控制
在智能環(huán)境控制系統中,可以實(shí)現對手術(shù)部環(huán)境狀態(tài)參數的實(shí)時(shí)采集、計算與控制。通過(guò)在系統中分布的各種溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、壓力或隔斷壓差傳感器及粒子計數器等各類(lèi)傳感裝置,實(shí)時(shí)采集各參數,并進(jìn)行計算和轉化,自動(dòng)計算出需要的其余參數,可直接用于對手術(shù)室凈化系統的熱濕處理控制中。如由采集到的空氣溫度、相對濕度,根據系統內置的濕空氣計算模型,計算空氣的含濕量、焓值等,用于系統分析和選擇不同的控制模式,有助于凈化系統更有效地控制室內空氣的水汽含量,滿(mǎn)足對環(huán)境的舒適要求,同時(shí)控制細菌的生長(cháng)。
④ 能量?jì)?yōu)化管理及節能技術(shù)
主要用以降低系統能耗。根據全國不同的區域的氣候條件,選擇不同的凈化系統,以達到最佳的適應性,降低能量消耗。在東南沿海夏季高溫潮濕、冬季溫暖區域,采用新風(fēng)深度預處理控制技術(shù),可避免了傳統空氣處理方式在循環(huán)機組中進(jìn)行除濕,造成先降溫除濕后再熱升溫的冷熱抵消現象,從而大幅降低了系統的能耗;另外,在值班模式下,控制系統會(huì )自動(dòng)將風(fēng)機調整至較低轉速,系統新風(fēng)量也將減少,僅送入維持房間正壓的新風(fēng),同時(shí)排風(fēng)機關(guān)閉,系統溫度、濕度控制范圍放大等,這些控制措施可以在保證手術(shù)部?jì)艋蜏貪穸纫蟮那疤嵯?,?shí)現對能量的最優(yōu)化管理,減小系統能耗。
⑤ 集中監控與多系統集成
手術(shù)室環(huán)境控制系統的多參數自動(dòng)控制與監測系統采用上位機、下位機的分層結構形式,中央監控工作站負責與各個(gè)現場(chǎng)控制單元之間的通信,管理系統的所有信息,提供人機界面及接口,并通過(guò)下位機監控整個(gè)系統的所有參數,實(shí)現全系統的最優(yōu)控制和管理?,F場(chǎng)控制單元主要負責將所有現場(chǎng)控制、監測信息傳送到中央監控工作站,接收中央監控工作站的指令,并根據其指令完成相應的操作,同時(shí)監測被控對象的所有參數。
手術(shù)室環(huán)境控制系統通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò )可以與醫院的其他系統進(jìn)行聯(lián)網(wǎng), 達到多系統集成,如與醫院其他設備管理系統、醫療氣體檢測管理系統、病人生理體征信息監護系統、手術(shù)管理系統、PACS/LIS系統、醫療病歷管理系統相互聯(lián)網(wǎng),實(shí)現各種資源信息的共享,形成一個(gè)有效的診斷、搶救治療、監護的系統過(guò)程,保障病人安全。集中監控與多系統集成示意圖如下: